離子交換設(shè)備的故障及處理方法

1、離子交換設(shè)備的故障及處理方法從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，大孔型樹脂比凝膠型樹脂對(duì)TBCS具有更大的吸附量，這 說(shuō)明大孔型樹脂不僅吸著率高于凝膠型，其洗脫率也比凝膠型高。對(duì)無(wú)機(jī)離子, 凝膠型樹脂比大孔型樹脂具有更大的去除率。使用堿性氯化鈉溶液處理大孔型樹 脂比處理凝膠型樹脂的效果更好。但是，大孔型樹脂的缺點(diǎn)是工作交換容量低, 再生劑 耗量高，為此，進(jìn)一步研制成功了均孔樹脂。均孔樹脂使用亞甲基橋交聯(lián)代替共聚物交聯(lián)，可以防止共聚交聯(lián)過(guò)程中發(fā)生的纏結(jié)現(xiàn)象, 制得一種沒有纏結(jié)區(qū)的均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，稱為均孔樹脂，如Amberlite IRA-402o均孔樹脂對(duì)有機(jī)物具有良好的可逆性，它可以從水中吸著有機(jī)物，再生

2、時(shí)釋放出 來(lái)，交換容量不受損失，出水質(zhì)量不會(huì)惡化，清洗水耗不會(huì)增大。 大孔型弱堿陰樹脂的使用弱堿樹脂的堿性弱，吸著水中有機(jī)物的能力低于強(qiáng)堿樹脂。凝膠型弱堿樹脂 對(duì)COD的去除率只有1520%, 26個(gè)周期后，COD的去除率降低至15%。大孔型弱堿樹脂對(duì)有機(jī)物具有較好的吸著率和洗脫率，將它設(shè)置在強(qiáng)堿陰床的前 面，可以有效的保護(hù)強(qiáng)堿樹脂遭受有機(jī)物的污染。但是，應(yīng)該注意的是，水中的 強(qiáng)酸陰離子對(duì)弱堿樹脂吸著的有機(jī)物具有排代作用，弱堿樹脂失效時(shí)，吸著的有 機(jī)物被排代出來(lái)，仍然會(huì)造成后級(jí)強(qiáng)堿樹脂的污染。因此，為了保護(hù)強(qiáng)堿樹脂, 運(yùn)行至強(qiáng) 堿樹脂失效時(shí)，弱堿樹脂層應(yīng)沒有礦質(zhì)酸的漏過(guò)。丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂這種樹

3、脂的特點(diǎn)有：a.交換容量高，交換速度快；b.物理穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)；c.能有效地去除天然水中的有機(jī)物，并在再生過(guò)程中能很好地洗脫。丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂除了含有強(qiáng)堿基團(tuán)外，尚含有一定量的弱堿叔胺基團(tuán)，所以具 有較高的交換容量，一般可達(dá)8001100niol/ni3R。當(dāng)進(jìn)水中弱酸陰離子/總陰離 子的比值大于20%時(shí)，其工作交換容量有一定的下降，這是由于該樹脂含有一定 的弱堿基團(tuán)的結(jié)果。當(dāng)水中的游離礦質(zhì)酸（簡(jiǎn)稱FMA）含量超過(guò)90%時(shí)，使用丙 烯酸系強(qiáng)堿樹脂可以相當(dāng)于弱、強(qiáng)型樹脂聯(lián)合應(yīng)用工藝的串聯(lián)系統(tǒng)或雙室浮床的 效果；FMA含量為8090%時(shí)，可相當(dāng)于雙層床的效 果；FMA含量在6780%以下 時(shí)

4、，可降低再生劑用量，以保持經(jīng)濟(jì)的比耗。丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂具有彈性和多孔結(jié)構(gòu)，從C1型變?yōu)?H型時(shí)，其體積膨脹率只 在7%左右，明顯地小于苯乙烯系同等交聯(lián)度的強(qiáng)堿樹脂和弱堿樹脂。在工業(yè)設(shè) 備中運(yùn)行兩年（共580個(gè)周期），沒有發(fā)現(xiàn)樹脂顆粒的破碎現(xiàn)象。由于丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂的骨架與官能團(tuán)是由酰胺鍵連接的，因此降低了這種的樹 脂的熱穩(wěn)定性，其使用溫度為30C,最高不超過(guò)35。丙烯酸系強(qiáng)堿樹脂對(duì)有機(jī)物具有良好的吸附和解析能力，不易被有機(jī)物所污染。 以“爭(zhēng)光”牌213丙烯酸系強(qiáng)堿陰樹脂為例，其工藝性能如表63、表64所示:（沒法發(fā)表圖片，歡迎來(lái)點(diǎn)來(lái)函索?。谋?3、表64可以看出，在黃浦江水質(zhì)條件下，213丙

5、烯酸系強(qiáng)堿陰樹脂與201X7苯乙烯系強(qiáng)堿陰樹脂相比，工作交換容量高出近30%,正洗水耗、出水 電導(dǎo)率、SiO2基本相同，單位樹脂周期吸附量也較高，特別是有機(jī)物的洗脫率， 213樹脂遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于201X7樹脂。同時(shí)，隨著運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，213丙 烯酸系強(qiáng) 堿陰樹脂的再生洗脫率具有不斷上升的趨勢(shì)。因此，丙烯酸系強(qiáng)堿陰樹脂不但能有效地防止有機(jī)物對(duì)樹脂本身的污染，而且還 可以作為去除天然水中有機(jī)物的一種方法，使混床樹脂免遭有機(jī)物的污染。(6)強(qiáng)堿樹脂的復(fù)蘇復(fù)蘇液的選擇對(duì)強(qiáng)堿樹脂吸著的，不能用正常再生方法交換出來(lái)的雜質(zhì)，定期地進(jìn)行一些有針 對(duì)性的處理，以提高樹脂交換性能的方法，稱為樹脂的復(fù)蘇。復(fù)蘇的方法要根

6、據(jù) 污染樹脂的雜質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行選擇，如鐵的污染可用HC1清洗，吸著的有機(jī)物可用堿 性氯化鈉溶液洗去等。不同成分的復(fù)蘇液，消除強(qiáng)堿樹脂上的有機(jī)物的效果，列于表65。從表65可以看出，NaNO3. NaCl和Na2S04的堿性混合液都有良好的洗脫效果, 洗脫液的CODMn分別是2920、1710和580mg02/L。其中，尤以NaNO3的堿性混 合液最正確。經(jīng)對(duì)堿性氯化鈉溶液的濃度進(jìn)行選擇性試驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明以10%NaCl +25%NaOH 混合液的效果較佳。常用的清洗方法a.堿性氯化鈉混合液清洗：氯化鈉濃度為10%,氫氧化鈉濃度為25隊(duì)每升樹 脂用量為160克NaCl及32克NaOH。陰床清洗需3個(gè)樹

7、脂床體積，如為混床清 洗，應(yīng)為陽(yáng)、陰樹脂總量的3倍體積，溶液應(yīng)先預(yù)熱至35C。將交換床上部人孔翻開，疏水至水位在樹脂外表510cm處，如為陰床單床，第 一個(gè)床體積的堿性氯化鈉溶液流經(jīng)樹脂床的流速不超過(guò)2個(gè)床體積/小時(shí)，疏水 速率使液位維持在樹脂外表上510cm處。第2床體積溶液的進(jìn)入速率與前同， 并保持在樹脂床內(nèi)約8小時(shí)或放置過(guò)夜，通過(guò)空氣排管在整個(gè)期間不時(shí)攪拌。 浸泡完畢后，進(jìn)入第3床體積堿性氯化鈉溶液，流速如前。裝回人孔，以陽(yáng)床出 水或生水沖洗。如為混床系統(tǒng)，堿性氯化鈉溶液那么進(jìn)入陽(yáng)、陰樹脂層，疏水如前述，然后進(jìn)入第 一床體積的堿性氯化鈉溶液，淋洗過(guò)程也與陰床單床相同。在淋洗前，人孔須裝回

8、，使用床內(nèi)正常布水系統(tǒng)進(jìn)行淋洗。清洗后，陰床單床系統(tǒng)的再生，至少須用96克NaOH/升樹脂的再生水平，再生 后進(jìn)行淋洗，并再次再生和淋洗，共再生兩次?；齑蚕到y(tǒng)那么應(yīng)先反洗將陽(yáng)、陰樹脂分層，將陽(yáng)樹脂及陰樹脂都分別再生兩次。陰 樹脂的再生水平如前，而陽(yáng)樹脂那么至少用100克HC1/升樹脂的再生水平。 這里必須再次強(qiáng)調(diào)，樹脂要再生兩次，且兩次再生間要淋洗。b.次氯酸鈉清洗：這是在樹脂受到嚴(yán)重污染，用堿性氯化鈉溶液無(wú)法復(fù)蘇時(shí)使 用。這方法雖然不常使用，但是絕對(duì)平安的。在陰床單床或混床系統(tǒng)，樹脂須先用至少一個(gè)床體積的10%鹽水，使樹脂徹底失 效，混床中的陽(yáng)樹脂必須全部轉(zhuǎn)為鈉型。準(zhǔn)備3個(gè)床體積的次氯酸鈉溶

9、液，溶液中有效氯的含量為1%O次氯酸鈉清洗與堿性氯化鈉清洗步驟相似，除了第二床體積的浸泡貯留時(shí)間為4 小時(shí)，且溶液不加熱。在混床清洗時(shí)，在用酸再生陽(yáng)樹脂前，最后的痕量的次氯 酸鈉必須淋洗干凈。注意：次氯酸鈉是強(qiáng)烈的漂白劑，有關(guān)考前須知，操作人員必須知曉和遵守，使 用次氯酸鈉清洗后，疏出的廢液必須沖洗干凈，否那么當(dāng)廢酸液進(jìn)入時(shí)將在下水道 內(nèi)產(chǎn)生氯氣。第四節(jié)運(yùn)行及再生操作中的失誤.再生液漏入除鹽水中再生液漏入除鹽水中的情況是屢見不鮮的。再生液的漏入會(huì)造成出水嚴(yán)重惡化, 其后果是十分嚴(yán)重的。漏入的主要原因是該設(shè)備的再生液入口門未關(guān)閉、再生液 入口門不嚴(yán)密或氣動(dòng)閥門因壓縮空氣壓力低而漏泄等。當(dāng)用離子交

10、換器的進(jìn)水門調(diào)節(jié)流量運(yùn)行時(shí)，交換器內(nèi)部壓力較低，假設(shè)再生系統(tǒng)因 再生其它設(shè)備而啟動(dòng)，那么此時(shí)再生液的壓力高于交換器內(nèi)的壓力。這種情況 下， 有可能發(fā)生再生液漏入交換器的問題。為防止此類問題的發(fā)生，可以采用交換器 出口門調(diào)節(jié)流量的方式運(yùn)行。此時(shí)，交換器內(nèi)的壓力可以保持040.6Mpa,而 酸、堿噴射器的出口壓力一般只有0.20.3Mpa,即使再生液入口門不嚴(yán)密，也 不會(huì)發(fā)生再生液漏入交換器的問題。在使用酸、堿計(jì)量泵配置再生液的系統(tǒng)中， 再生液的壓力可能接近生(清)水泵的出口壓力，可采用截流排放的方法防止再 生液漏入交換器(見圖101)。這種方法是在交換器的再生液入口管上，串聯(lián)兩 個(gè)閥門A、Bo再

11、生操作時(shí)，關(guān)閉閥門C,開啟閥門A、Bo再生完畢后，關(guān)閉閥 門A、B,開啟閥門C。這樣，如果閥門A不嚴(yán)密，漏過(guò)的再生液，可以從閥門 C排掉，不會(huì)進(jìn)入交換器。離子交換器過(guò)度失效離子交換器運(yùn)行過(guò)程中，失效時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以致造成出水質(zhì)量惡化是經(jīng)常發(fā) 生的。陽(yáng)床過(guò)度失效會(huì)使出水的含鈉量明顯增大，嚴(yán)重時(shí)還可能造成硬度的漏過(guò); 陰床失效主要是硅酸的漏過(guò)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)酸的漏過(guò)，造成除鹽水系統(tǒng)，甚至 熱力設(shè)備的腐蝕。防止過(guò)度失效的方法有：加強(qiáng)監(jiān)督出水質(zhì)量，交換器接近失效時(shí)，要縮短兩次測(cè)定的間隔時(shí)間，直至連續(xù) 取樣測(cè)定。采用規(guī)定周期產(chǎn)水量的方法，并保存足夠的平安因數(shù)。這種方法簡(jiǎn)化了監(jiān)督交換 器試銷的測(cè)定，但是

12、，它會(huì)使再生劑耗量略有增高。同時(shí)，當(dāng)原水含鹽量突然增 高時(shí)，也會(huì)造成出水質(zhì)量的惡化。采用在線化學(xué)成分分析儀表監(jiān)督出水質(zhì)量是平安可靠的方法。陽(yáng)床可使用差值電 導(dǎo)式失效監(jiān)督儀；陰床最好能使用微量硅酸根自動(dòng)分析儀表，但因價(jià)格昂貴，影 響了它的推廣使用。因此出水應(yīng)裝設(shè)工業(yè)電導(dǎo)儀，它不僅能監(jiān)督單元系統(tǒng)中陰床 的失效，而且還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)再生液漏入等問題。.再生液質(zhì)量不良的影響再生液的質(zhì)量直接影響著交換器的再生效果和樹脂的壽命。但是，在實(shí)際運(yùn)行中 卻時(shí)常被忽視。在我國(guó)火力發(fā)電廠中，陽(yáng)床的再生多使用工業(yè)鹽酸。在再生過(guò)程中，鹽酸中所含 的FeC13會(huì)因?yàn)閜H值的升高，F(xiàn)e3+被陽(yáng)樹脂吸收，而造成樹脂的鐵污染。陰

13、床的再生多使用工業(yè)液體燒堿，其質(zhì)量應(yīng)符合GB 209規(guī)定(見表66)。液堿質(zhì)量明顯地影響著樹脂的工作交換容量和出水質(zhì)量。工業(yè)液體燒堿含有的 NaCl, 一級(jí)為2強(qiáng) 二級(jí)為5%。根據(jù)離子交換平衡常數(shù)(KCI/OH=15)可以計(jì)算 出堿液質(zhì)量對(duì)樹脂工作交換容量及出水質(zhì)量的影響(見表67)。從表67中可以看出，液堿質(zhì)量對(duì)樹脂工作交換容量和出水質(zhì)量的影響很大。其 原因是強(qiáng)堿樹脂與C1-的親和力遠(yuǎn)大于OH-。因此，再生液中僅有少量的NaCL 也會(huì)造成嚴(yán)重后果。表中數(shù)據(jù)是在再生水平趨于無(wú)限大時(shí)的極限值，由于離子交 換器必須在經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，所以其工作交換容量還要降低，而出水中的C1- 含量那么將明顯高于

14、計(jì)算值。.再生操作不當(dāng)再生操作不當(dāng)是造成離子交換器出水質(zhì)量惡化和周期制水量降低的常見原因之O(1)逆流再生設(shè)備頂壓操作失誤在逆流再生設(shè)備的再生過(guò)程中，為了防止上向流的再生液造成樹脂亂層，可 采用氣頂壓、水頂壓或分流再生等方式。不管采取哪種頂壓方式，都要使交換器 中排裝置以上的水不發(fā)生向上的流動(dòng)，這是保持頂壓再生成功的關(guān)鍵。頂壓用 的壓縮空氣或水在壓脂層內(nèi)部要保持下向流動(dòng)，并從中排裝置排出，為保持整個(gè) 交換器截面都有下向流的流體，必須有足夠數(shù)量的壓縮空氣或水流過(guò)，因此，應(yīng) 裝設(shè)檢測(cè)頂壓水或空氣的流量表，以便及時(shí)調(diào)整和控制。用壓縮空氣的壓力計(jì)代 替流量表，這是不可靠的，因?yàn)樵谕瑯拥倪M(jìn)口壓縮空氣壓力

15、下，出口阻力不同， 通過(guò)的空氣流量會(huì)有很大的差異。逆流再生設(shè)備的中排出水應(yīng)能通暢地排向地溝，不得有背壓，更不可用于串聯(lián)再 生。因?yàn)橹信殴苡斜硥簳r(shí)，再生過(guò)程中，交換器的壓脂層內(nèi)就會(huì)充滿水，造成液 位升高，壓脂層上移，樹脂就會(huì)亂層，這必然嚴(yán)重影響出水水質(zhì)和周期制水量。(2)用H2S04再生的陽(yáng)床，運(yùn)行初期出水含有硬度的問題H2s04作為陽(yáng)床的再生劑，在我國(guó)的火力發(fā)電廠中已很少使用，但是，在石油化工和化工系統(tǒng)仍有較多的使用。順流再生的陽(yáng)床，失效時(shí)，頂部幾乎全部是R2Ca, H2s04與R2Ca接觸后，由于 R2Ca樹脂難于被0. 81. 0%的H2S04再生，溶液中的Ca2+不會(huì)很高。當(dāng)含有Ca2+ 的再生液向下流過(guò)R2Mg和RNa樹脂層時(shí)，溶液中的Ca2+只會(huì)減少(被R2Mg或 RNa所交換)，因此，不容易生成CaSO沉淀。由于陽(yáng)樹脂對(duì)Ca2+的選擇性很高，